научный журнал по электронике и радиотехнике Микроэлектроника ISSN: 0544-1269

ЗУБКОВ В.И., КУЧЕРОВА О.В., СОЛОМОНОВ А.В., ЯКОВЛЕВ И.Н. — 2015 г.

Разработана автоматизированная система для комплексных электрофизических и оптических исследований полупроводниковых наногетероструктур, работающая в широком температурном интервале от 15 до 475 K. Установка позволяет измерять температурные и частотные спектры адмиттанса и спектры электролюминесценции светодиодных и лазерных чипов, сформированных на подложках диаметром до 50.2 мм, а также распределение параметров по пластине. В состав установки входит гелиевая криогенная станция замкнутого цикла, LCR-метр и контроллер температуры. Представлены результаты характеризации наногетероструктур с множественными квантовыми ямами InGaN/GaN, применяющихся для создания высокоэффективных белых и синих светодиодов.

ЛАРИОНОВ А.В. — 2015 г.

Адаптивный эквалайзер представленный в данной статье, разработан как составная часть высокоскоростного последовательного передатчика используемого в каналах с большим коэффициентом затухания сигнала. Контроллер, интегрированный в данный эквалайзер, регулирует дифференциальное напряжение выходного сигнала от текущей глубины коррекции межсимвольной интерференции, удерживая неизменным заданное минимально допустимое дифференциальное напряжение выходного сигнала, что позволяет оптимизировать потребляемую мощность выходного буфера. Также для данного эквалайзера разработана новая принципиальная схема псевдо-дифференциального каскодного выходного буфера с детерминированным джиттером DJ = 1.572 пс, пиковым выходным дифференциальным напряжением VDIFFPPMAX = 1.9 В и дифференциальными потерями на отражение SDD22 = –8 дБ на частоте F = 8.33 ГГц. Эквалайзер реализован по технологии КМОП 65 нм, обеспечивая передачу данных со скоростью 10 Гб/c.

ГЕРАСИМЧУК О.А., ЕПИФАНЦЕВ К.А., СКОРОБОГАТОВ П.К. — 2015 г.

Приведены результаты экспериментальных исследований образцов КМОП-микросхем CD4001BCN_NL на импульсную электрическую прочность (ИЭП) при двух значениях температуры окружающей среды +25 и +125°C. Анализ полученных результатов показал, что температура среды влияет на значения показателей импульсной электрической прочности исследуемой микросхемы. Величина и характер изменения ИЭП может быть описаны моделью теплового повреждения p–n-перехода.

ИМАМЕТДИНОВ Э.Ф., КРАСНЮК А.А., МАРЬИНА Е.В., ОРЛОВ О.М. — 2015 г.

Метод периодически легированного канала первоначально рассматривался как приложение для транзисторных структур на органических полупроводниках. Однако возможности модуляции проводимости канала в КМОП-транзисторах также представляют значительный интерес и для высокотемпературной микроэлектроники. Для получения высокой проводимости нанообластей, обеспечивающих уменьшение общей эффективной длины канала за счет геометрического фактора a, необходимо иметь высокую концентрацию примеси в них. При этом боковой уход примеси может привести к смыканию легированных нанообластей и ухудшению подпороговых характеристик транзистора. С этой целью в качестве легирующей примеси (канала N МОП-транзистора) целесообразно использовать мышьяк с последующей его активацией быстрым термическим отжигом (RTA). Реализованная приборно-технологическая модель PDCFET на основе программ технологического моделирования позволяет решать вопросы технологической реализации и характеризации для транзисторов, изготавливаемых по нормам 0.18–0.5 мкм формированием подзатворных областей на основе наномасок для высокотемпературных приложений.

АВЕРКИН С.Н., ЛУКИЧЕВ В.Ф., ОРЛИКОВСКИЙ А.А., ОРЛИКОВСКИЙ Н.А., РЫЛОВ А.А., ТЮРИН И.А. — 2015 г.

Предпринята попытка использовать циклический плазмохимический процесс с чередованием стадий (шагов) травления и пассивации для формирования тренчей в кремнии шириной в несколько десятков нанометров. К особенностям разработанной технологии относятся малая продолжительность стадий (около 1 с), при этом, время травления кремния на каждом шаге составляет доли секунды, так как значительная часть времени этой стадии расходуется на удаление пассивирующего слоя с дна канавки. Экспериментально показано, что одним из важнейших параметров, влияющих на форму профиля, является продолжительность паузы между шагами. Для повышения селективности процесса травления по отношению к маске используются низкие значения ВЧ-смещения на шаге травления (10–20 Вт) и достаточно высокие рабочие давления (более 7 Па). Экспериментально продемонстрирована возможность изготовления тренчей с подтравом под маску порядка 2–3 нм, сравнимой по величине шероховатостью стенок, при высокой селективности процесса травления по отношению к маскирующему покрытию. Изготовленные канавки имели ширину 30–50 нм, аспектное отношение более 30 и наклон стенки 89°–90°.

АЛА-НИССИЛА Т., ГРАНАТО Э., ИНГ С.-Ч., КУПРИЯНОВ А.Н., ТРУШИН О.С. — 2015 г.

Методом молекулярной статики, с использованием многочастичных потенциалов “погруженного атома” EAM, исследованы механизмы релаксации упругих напряжений в гетероэпитаксиальной системе Cu/Ni(001). Рассмотрены процессы зарождения дефектов V-образной формы (в виде треугольного клина), возникающих в тонких пленках меди толщиной до 20 монослоев на подложках Ni(001). Проведена оценка активационных барьеров для зарождения этих дефектов и величины критической толщины пленки.

СТЕНИН В.Я., СТЕПАНОВ П.В. — 2015 г.

КМОП-ячейка памяти DICE состоит из двух групп транзисторов, топологическое разнесение которых на кристалле повышает устойчивость ячейки к воздействиям одиночных ядерных частиц. Сбой состояния ячейки не происходит, если воздействие частицы оказывается на транзисторы только одной группы. Проведены проектирование и анализ параметров топологических вариантов базовых элементов памяти с разным взаимным расположением двух групп транзисторов КМОП 28 нм ячеек DICE. Предложены варианты топологий ячеек с расстояниями между чувствительными парами транзисторов двух групп 1, 2 и 3 мкм и набор базовых элементов памяти для проектирования блоков накопителей статических ОЗУ с повышенной устойчивостью к сбоям состояния из-за разделения заряда с трека частицы между группами транзисторов ячейки. Площадь ячеек памяти DICE в 2.1–2.5 раза больше, чем 6-транзисторных ячеек на транзисторах с теми же размерами.

НОВИКОВ Ю.А. — 2015 г.

Приведены примеры применения виртуального растрового электронного микроскопа, выполненного на основе симулятора, для аттестации размеров тест-объектов на низковольтном РЭМ и калибровки высоковольтного РЭМ, работающего в режиме регистрации вторичных медленных электронов. Демонстрируется использование виртуального РЭМ для решения задачи сравнения разных методов калибровки РЭМ, выполнение которой возможно только с помощью виртуального РЭМ.

НОВИКОВ Ю.А. — 2015 г.

Рассмотрено влияние наклона тест-объекта с трапециевидным профилем и большими углами наклона боковых стенок на калибровку растрового электронного микроскопа. Показано, что при использовании в качестве аттестованного параметра шага структуры или размеров верхних и нижних оснований выступов и канавок наклон тест-объекта не оказывает влияния на калибровку РЭМ. При использовании величины проекции боковой наклонной стенки выступов и канавок на основание структуры наклон тест-объекта приводит к появлению систематической погрешности определения увеличения (размера пикселя) в несколько раз большей случайной погрешности. Разработан метод определения угла наклона тест-объекта, который позволяет измерить этот угол, определить и устранить систематическую погрешность.

АХМЕТОВ А.О., БОЙЧЕНКО Д.В., БОРИСОВ А.Я., КЕССАРИНСКИЙ Л.Н. — 2015 г.

Проведен анализ влияния электрического режима работы гибридных импульсных стабилизаторов напряжения на количество одиночных сбоев и, как следствие, на показатели стойкости. Проведено экспериментальное подтверждение ранее прогнозированной зависимости характеристики одиночных эффектов в гибридных стабилизаторах от электрического режима в целом и от работы обратной связи в частности. Определены рекомендации для проведения сертификационных испытаний стойкости гибридных стабилизаторов напряжения к одиночным эффектам.

ЕГОРОВ А.Н., НИКИФОРОВ А.Ю., СКОРОБОГАТОВ П.К. — 2015 г.

Обоснован метод повышения эффективности использования энергии лазерного излучения (ЛИ) для создания высоких уровней эквивалентной мощности дозы, основанный на уменьшении длины волны излучения. Показано, что оптимальный диапазон энергий ЛИ для моделирования объемных ионизационных эффектов в КМОП-микросхемах, выполненных по технологии “кремний-на-изоляторе” (КНИ) и “кремний-на-сапфире” (КНС) в общем случае зависит от технологических особенностей изготовления и лежит в пределах от 0.9 до 0.75 мкм.

ЕГОРКИН А.В., КАЛИНИН С.В. — 2015 г.

Проведен анализ двумерных моделей термического окисления кремния, в том числе реализованных в приложении SProcess программной среды TCAD SenTaurus. Для демонстрационных численных экспериментов использовался ряд практически важных тестовых структур, позволяющих показать особенности моделирования. В процессе анализа и численного моделирования описана и выявлена наиболее корректная модель, достаточно точно описывающая различные “тонкие” эффекты, возникающие при термическом окислении непланарных кремниевых поверхностей, которая наиболее адекватна экспериментальным данным. Показано, что для обеспечения этой адекватности в процессе моделирования необходимо учитывать влияние ряда нелинейных механических эффектов. Проведена калибровка модели для обеспечения достоверных результатов и повышения точности моделирования.

БАРБАШОВ В.М., КАЛАШНИКОВ О.А., ТРУШКИН Н.С. — 2015 г.

Предложены методы оценок взаимосвязи вероятностных и порядковых моделей для моделирования функциональных отказов БИС, которые основаны на модели нечеткого цифрового автомата Брауэра и вероятностного надежностного автомата. В первом случае поведение БИС определяется изменением статических и динамических параметров, во втором – статистическим разбросом пороговых уровней отказа.

БАНТЫШ Б.И., БОГДАНОВ Ю.И., ЛУКИЧЕВ В.Ф., ОРЛИКОВСКИЙ А.А., ЧЕРНЯВСКИЙ А.Ю. — 2015 г.

В рамках формализма квантовых операций рассмотрено влияние амплитудной и фазовой релаксации на эволюцию квантовых состояний. Изучена модель поляризационного кубита, шумы которого определяются наличием спектральной степени свободы, проявляющей себя в процессе распространения света внутри анизотропной среды с дисперсией. Предложена приближенная аналитическая модель для расчета действия фазовой пластины на поляризационное состояние с учетом дисперсии света.

КОЗЛОВ А.В., КРАСЮКОВ А.Ю., ТИХОНОВ Р.Д. — 2015 г.

C помощью приборно-технологического моделирования исследована чувствительность латерального магнитотранзистора с ортогональными потоками носителей заряда. Сравнение результатов моделирования при параллельном расположении потоков дало возможность установить изменение знака чувствительности в магнитотранзисторе с базой в виде диффузионного кармана. Экспериментально установлено, что в планарном магнитотранзистореначальныйразбаланс напряжения коллекторов зависит от топологии электродов эмиттера, коллекторов и сильнолегированного контакта к базе. Исследованные варианты топологии латеральных и планарных магнитотранзисторов дают возможность создания малого начального разбаланса напряжения измерительных коллекторов и повышения чувствительности.

КАТЕЕВ И.Ю., ЦУКАНОВ А.В. — 2015 г.

Третья часть обзора, посвященного изучению гибридных полупроводниковых наноструктур, касается вопросов их использования в качестве элементной базы для полномасштабного твердотельного квантового компьютера. Рассматриваются основные варианты реализации квантовых вычислительных устройств, использующие экситонные и спиновые степени свободы КТ, а также фотоны, распространяющиеся по квантовой сети с КТ. Наряду с теоретическими схемами приводятся результаты экспериментов, иллюстрирующие работу созданных к настоящему времени прототипов таких устройств.

АНИЩЕНКО Е.В., АРЫКОВ B.C., ЕРОФЕЕВ Е.В., ИШУТКИН С.В., КАГАДЕЙ В.А. — 2015 г.

Представлены конструктивно-технологические решения по формированию GaAs СВЧ монолитной интегральной схемы (МИС) с металлизацией лицевой стороны на основе меди. В качестве металлизации омических и затворных контактов транзисторов с высокой подвижностью электронов использовались многослойные композиции Pd/Ge/Al/Mo и Ti/Al/Mo соответственно. Металлизация первого уровня была выполнена на W/Cu/WNx. Металлизация второго уровня формировалась методом электрохимического осаждения меди, в качестве подслоя для осаждения была использована пленка Ti/Cu. Пленки SixNy использовались для формирования межуровневого диэлектрика и диэлектрика конденсаторов. Для защиты пленок меди от воздействия внешней среды лицевая сторона МИС покрывалась пленкой бензоциклобутена (ВСВ) толщиной 5 мкм. Металлизация обратной стороны была выполнена пленкой Ni/Au общей толщиной 3 мкм. Разработанные конструктивно-технологические решения были апробированы на примере монолитной интегральной схемы малошумящего усилителя, выполненного на основе транзисторов с высокой подвижностью электронов, с длиной затвора 250 нм. Изготовленная СВЧ МИС в диапазоне частот 8–10 ГГц имела коэффициент усиления 28 ± 1 дБ, коэффициент шума не превышал 2 дБ.

ОСИПОВ Д.Л. — 2015 г.

Представлен предварительный усилитель для компараторов прецизионных аналого-цифровых преобразователей с низким уровнем энергопотребления. С целью снижения среднего тока потребления каскадов усилителя, в качестве динамической нагрузки в них использованы конденсаторы, которые выполняют функцию источников тока при зарядке на этапе сравнения. Разработана схема коррекции погрешности смещения нуля для усилителей такого типа. Моделирование устройства с использованием КМОП-элементов с проектной нормой 0.35 мкм из библиотеки ХА035 фабрики XFAB показало, что среднее потребление тока при рабочей частоте 1 МГц составляет около 7 мкА.

ДВОРЯНКИН В.Ф., ДВОРЯНКИНА Г.Г., ДИКАЕВ Ю.М., КУДРЯШОВ А.А., ПЕТРОВ А.Г., ТЕЛЕГИН А.А. — 2015 г.

Описана конструкция линейного детектора рентгеновского излучения на основе монокристаллов Cd0.9Zn0.1Te. Приведены результаты использования.

ЦУКАНОВ А.В. — 2015 г.

Рассматриваются вопросы, связанные с изучением спектральных характеристик протяженных фотонных молекул – так называемых фотонных изомеров – с помощью различных квантовомеханических подходов. В первой части излагается теория взаимодействия фотонных молекул, содержащих NV-центры, с пробным лазерным импульсом. На примере двухатомной ФМ с двумя центрами проведена классификация электрон-фотонного спектра в зависимости от параметров системы.